項思齊

(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司,上海 200092)

瀝青路面因其具有行車舒適性、后期維護(hù)簡便、工程造價低等諸多優(yōu)點而被廣泛推廣應(yīng)用[1]。然而,瀝青路面在長期服役過程中,會遭受各種形式的水侵害,極大地影響了路面的使用壽命和維護(hù)成本[2-3]。目前,公路學(xué)者對瀝青路面的水損害問題作出了很多探索,而常用的解決就是增強(qiáng)瀝青混合料的抗水剝離能力,玄武巖纖維的摻加能顯著提高瀝青膠漿與礦料間的粘附性,進(jìn)而增強(qiáng)混合料的抗裂能力。

基于此,本文根據(jù)現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)方法,采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗分別評價玄武巖纖維對瀝青混合料水穩(wěn)性的影響效果,進(jìn)而探究玄武巖纖維與瀝青混合料的作用機(jī)理,以期對玄武巖纖維的工程應(yīng)用提供參考。

1 原材料性質(zhì)及配合比設(shè)計

1.1 原材料性質(zhì)

本文采用70#基質(zhì)瀝青,技術(shù)性能如下：針入度(25 ℃,100g,5s)/10-1mm∶67.2；軟化點/℃：46.1；延度(15 ℃)/mm： 1217；玄武巖纖維：該纖維與瀝青有很好的兼容性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有優(yōu)良的的分散性,相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

1.2 配合比設(shè)計

本文根據(jù)規(guī)范要求,對瀝青混合料進(jìn)行AC-13型配合比設(shè)計,在大部分情況下,配合比曲線應(yīng)盡量接近設(shè)計級配中線范圍,尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔的通過量接近設(shè)計級配范圍的中限,不得有過多的犬牙交錯。本次試驗最佳油石比皆為5.1%。礦料級配如表2所示。

表2 AC-13型瀝青混合料級配

2 結(jié)果與討論

2.1 浸水馬歇爾試驗

浸水馬歇爾試驗操作比較簡單,是我國主要的評價瀝青混合料水穩(wěn)定性的方法。按規(guī)范要求,成型兩組馬歇爾試件,每組4個,一組置于室溫環(huán)境,一組置于60℃水循環(huán)箱內(nèi)保溫48h,按式(1)計算試件浸水殘留穩(wěn)定度。

(1)

式中：MS0為試件的浸水殘留穩(wěn)定度,%；MS為試件的穩(wěn)定度,kN；MS1為試件浸水48h后的穩(wěn)定度,kN。

不同玄武巖纖維摻量的瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗數(shù)據(jù)如表3和圖1所示。由表3與圖1可知,玄武巖纖維可顯著提高瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度與浸水馬歇爾穩(wěn)定度。這主要是因為纖維具有較大的比表面積,可吸附瀝青中的油分,增大瀝青飽和度；同時,在纖維的作用下,會形成較厚的瀝青膜,裹覆在集料表面,從而提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

表3 瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗結(jié)果

圖1 瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度

2.2 凍融劈裂試驗

凍融劈裂試驗也是常用的評價瀝青混合料水穩(wěn)性的方法,按式(2)、(3)計算劈裂抗拉強(qiáng)度及凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比。

(2)

(3)

式中：RT1、RT2分別為未經(jīng)受凍融的第一組試件和經(jīng)受凍融的第二組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度MPa；h1、h2分別為第一組試件和第二組的試件高度,mm

凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比按式(4)計算。

(4)

式中：TSR為凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比,%。

不同玄武巖纖維瀝青混合料的凍融劈裂試驗數(shù)據(jù)如表4和圖2所示。由表4可知,經(jīng)受凍融的試件與未經(jīng)凍融的試件,在相同壓實條件下,玄武巖纖維的摻加均可明顯明顯改善瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度。這主要是纖維具有“加筋”作用,可增加瀝青與礦料間的粘結(jié)力,從而提升瀝青混合料的抗劈裂能力。

表4 瀝青混合料的凍融劈裂試驗結(jié)果

圖2 瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比

4 結(jié)語

玄武巖纖維的摻加顯著提升了試件的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度,且改善效果隨著玄武巖纖維的摻量而增強(qiáng)；纖維的最佳摻量為0.6%。這說明,玄武巖纖維能有效改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

在最佳纖維含量下,玄武巖纖維的摻入對瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度均有提高,且隨著摻量的增大,改善效果也隨之增強(qiáng)。但隨著摻量的進(jìn)一步增大,浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度的改善效果并不明顯。